RIZAL FEBRIYANTO

Transkripsi

1 ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET SKRIPSI Oleh : RIZAL FEBRIYANTO JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN JAWA TIMUR 2011

2 ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Komputer Jurusan Teknik Informatika Oleh : RIZAL FEBRIYANTO JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN JAWA TIMUR 2011

3 RIZAL FEBRIYANTO ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET ABSTRAK Salah satu teknologi yang berkembang pesat saat ini adalah teknologi di bidang kerobotan. Robot berguna untuk membantu manusia dalam melakukan pekerjaan tertentu misalnya untuk melakukan pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi, beresiko tinggi dan yang membutuhkan tenaga besar. Robot dapat didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia. Robot pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet ini dirancang agar dapat mengetahui ada tidaknya sumber cahaya di dalam suatu ruangan, dan secara otomatis robot akan mendeteksi adanya sumber cahaya ultraviolet kemudian akan memberikan sebuah warning ke LCD. Untuk dapat mengetahui keberadaan sumber cahaya ultraviolet menggunakan sensor Uvtron R2868 dan untuk mendeteksi sebuah dinding maka perlu menggunakan sensor Ping Parallax, sehingga robot ini nanti dapat bergerak secara otomatis dimana komponenkomponen di dalamnya tersusun dan dikontrol oleh mikrokontroler ATMega16 (master) dan mikrokontroler ATMega8 (slave). Dalam hal ini mikrokontroler master bertindak sebagai pengontrol motor DC, driver motor, sensor uvtron, LCD. Sedangkan mikrokontroler slave bertindak sebagai pengontrol sensor ultrasonik yang terdapat pada robot dan robot pendeteksi ruang bercahaya ini hanya mengikuti dinding sebelah kiri dengan menggunakan metode left wall following. Ujicoba dilakukan dengan menggunakan arena dimana robot pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet akan mencari sumber cahaya secara otomatis. Dengan menggunakan arena yang telah disediakan robot pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet, hanya membutuhkan waktu 2,5 menit untuk menemukan sumber cahaya yang ada dalam arena. Kata kunci: Robot pendeteksi cahaya, Robot pendeteksi cahaya UV, Robot pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet

4 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, dengan mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul ROBOT PENDETEKSI RUANG BERCAHAYA ULTRAVIOLET yang merupakan persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Komputer di Universitas Pembangunan Nasional VETERAN Jatim. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, terutama kepada: 1. Orang tua tercinta, bapak sumantoro dan keluarga kekasih tercinta meme (Lidya mita januarini ) dimanapun berada. Terima kasih atas kasih sayang, dukungan dan do anya. 2. Dekan FTI Bapak Ir.Sutiyono, MT 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Teguh Soedarto, MP, selaku Rektor UPN Veteran Jatim. 4. Bapak Ir. Sutiyono, MT selaku DEKAN FTI UPN VETERAN Jatim. 5. Ibu Dr.Ir.Ni Ketut Sari, MT selaku Kepala Jurudan Teknik Informatika, FTI UPN VETERAN Jatim. 6. Bapak Basuki Rahmat, S.Si. dan Ir.Kartini, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan selama proses pelaksanaan Tugas Akhir penulis. 7. Ir. Kindriari Nurma W, MT, selaku PIA TA yang telah mendukung proses pelaksanaan Tugas Akhir penulis. 8. Special to: mas Salman yang membantu saya dalam pembuatan tugas akhir ini dan memberikan ilmu pengetahuannya. 9. Dosen-dosen Teknik Informatika dan Sistem Informasi, staff akademika UPN VETERAN Jatim. i

5 10. My best Friends: ibet, sulthoni, gondrong, yulisah, tatik, satya, jamal, novita, aris, farid, ali, qiyeb, ahong, bro dan seluruh teman-teman saya yang sudah mendukung saya dalam mengerjakan tugas akhir ini. ii

6 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii BAB PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat Metodologi Perancangan Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Mikrokontroler AVR ATMega Pin-Pin Pada Mikrokontroler Atmega Input / Output CPU Memori SRAM iii

7 2.1.5 Flash Memori EEPROM Timer A. Timing Diagram Timer/Counter B. Deskripsi Register Timer/Counter 8 bit C. Register Timer/Counter TCNT D. Register Timer/Counter OCR E. Register Timer/Counter Interrupt Mask F. Register Timer/Counter Register TIFR Motor DC Prinsip Dasar Cara Kerja Motor DC Motor DC Servo Sensor Ultrasonik Sensor Uvtron R2868 Hamamatsu LCD (Liquid Crystal Display) BAB III PERANCANGAN Perancangan Robot Flowchart Blok Diagram Kebutuhan Perancanga Hardware Robot Cara Merancang Robot Analisis Perancangan Motor DC Rancangan Dan Analisis Robot Rancangan Motor Saat Maju ke Depan iv

8 3.7.3 Rancangan Motor Saat Belok ke Kanan Rancangan Motor Saat Belok ke Kiri Rancangan Motor Saat Mundur Rancangan Pada Robot Rancangan Pada Arena Robot BAB IV IMPLEMENTASI Kebutuhan Sistem Perangkat Sistem Prosedur Pemasangan Algoritma Wall Following Left Wall Following Riht Wall Following Implementasi Coding Implementasi Robot BAB V PENGUJIAN DAN ANALISA ROBOT Pengujian Pengujian Driver Pengujian Sensor Ultrasonik A. Pengujian Sensor Ultrasonik Manual B. Pengujian Sensor Ultrasonik Menggunakan Arena Pengujian Sensor Uvtron A. Pengujian Sensor Uvtron Manual B. Pengujian Sensor Uvtron Menggunakan Arena Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya v

9 Ultraviolet A. Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Menggunakan Satu Lampu B. Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Menggunakan Dua Lampu Analisa Analisa Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Analisa Pengujian BAB VI PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vi

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B... 9 Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port... 9 Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D... 9 Tabel 2.4 Deskripsi Bit Mode Pembangkit Bentuk Gelombang Tabel 2.5 Mode Output Pembanding, Tanpa PWM Tabel 2.6 Mode Output Pembanding, Mode fast PWM Tabel 2.7 Mode Output Pembanding, Mode Phase Correct PWM Tabel 2.8 Deskripsi Bit Clock Select Tabel 3.1 Rancangan Rangkaian Driver Motor vii

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Bagian Mikrokontroler AVR... 7 Gambar 2.2 Pin-pin ATMega16 Kemasan 40-Pin... 8 Gambar 2.3 Peta Memori SRAM Gambar 2.4 Peta Memori Flash Flash memori Gambar 2.5 Blok Diagram Timer/Counter Gambar 2.6 Timing Diagram Timer/Counter, Tanpa Prescaling Gambar 2.7 Timing Diagram Timer/Counter, Dengan Prescaling Gambar 2.8 Timing Diagram Timer/Counter, Dengan Pescaler Gambar 2.9 Timing Diagram Timer/Counter, Menyeting OCFO, Pengosongan Gambar 2.10 Regiter Timer Counter 8 Bit Gambar 2.11 Register Timer TCNT Gambar 2.12 Register Timer OCR Gambar 2.13 Register Timer TIFR Gambar 2.14 Motor DC Gambar 2.15 Medan Magnet Yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor Gambar 2.16 Motor DC Gambar 2.17 Motor Servo Dan Diagram Pengkabelannya24 Gambar 2.18 Pensinyalan Motor Servo Gambar 2.19 Kontruksi Motor DC Servo viii

12 Gambar 2.20 Grafik Karakteristik Motor Dc Servo Gambar 2.21 Prinsip Kerja Sensor Ultrasonic Gambar 2.22 Sensor Ultrasonik Ping Parallax Gambar 2.23 Bentuk Fisik Tabung Uvtron Dengan Board Gambar 2.24 Sudut Kepekaan Terhadap Obyek Gambar 2.25 Pin Out LCD M1632 Standard Gambar 2.26 Blok Diagram LCD Dan Driver Gambar 2.27 Rangkaian LCD Pada AVR Gambar 3.1 Flowchart Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Keseluruhan Gambar 3.2 Flowchart Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Pada Mikrokontroler Gambar 3.3 Diagram Hardware Robot Gambar 3.4 Robot Saat Maju Gambar 3.5 Robot Saat Berputar Ke Kanan Gambar 3.6 Robot Saat Berputar Ke Kiri Gambar 3.7 Robot Saat Mundur Gambar 3.8 Skematis PCB Pada Mikro Gambar 3.9 Skematis PCB Pada Driver Gambar 3.10 Rancangan Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Gambar 3.11 Rangkaian PCB Mikro Gambar 3.12 Rangkaian PCB Driver Gambar 3.13 CodeVision AVR dan AVRDude GUI V ix

13 Gambar 3.14 Rancangan Arena Robot Gambar 4.1 Tampilan Awal Membuat File Baru Gambar 4.2 Tampilan Create New File Gambar 4.3 Tampilan Konfirmasi Code Wizard AVR Gambar 4.4 Tampilan Tab Konfigurasi Wizard AVR Gambar 4.5 Tampilan Tab USART Gambar 4.6 Tampilan Tab LCD Gambar 4.7 Tampilan Setting PORT Gambar 4.8 Tampilan Generate Dan Save File Gambar 4.9 File C Pada Gambar Editor Gambar 4.10 Compile File Gambar 4.11 Hasil Compile Gambar 4.12 Proses Download Program Ke Dalam Mikrokontroler Gambar 4.13 Pesan Error Dalam Proses Download Program Gambar 4.14 Diagram Blok Pengendalian Motor Kanan Pada Metode Left Wall Following Gambar 4.15 Rangkaian PCB Mikro Gambar 4.16 Rangkaian PCB driver Gambar 4.17 Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak Dari Samping Kiri Gambar 4.18 Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak Dari Samping Kanan Gambar 4.19 Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak Dari Atas x

14 Gambar 4.20 Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Tampak Dari Depan Gambar 5.1 Pengujian Motor Driver Gambar 5.2 Pengujian Sensor Ultrasonik Manual Gambar 5.3 Pengujian Sensor Ultrasonik Pada Robot Menggunakan Arena Gambar 5.4 Pengujian sensor Uvtron Manual Gambar 5.5 Pengujian Sensor Uvtron Menggunakan Arena Gambar 5.6 Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Menggunakan Satu Lampu Gambar 5.7 Pengujian Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet Menggunakan Dua Lampu Gambar 5.8 Warning Robot Pendeteksi Ruang Bercahaya Ultraviolet xi

15 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan perkembangan teknologi yang sekarang ini semakin pesat, kebutuhan akan kenyamanan, ketepatan dan kecepatan dalam segala bidang semakin meningkat bahkan cenderung mengarah ke sebuah tuntutan. Peralatanperalatan kontrol baik manual maupun otomatis sekarang semakin banyak bermunculan dengan teknologi canggih dan modern. Kemudian disusul dengan berkembangnya perangkat elektronika yang mampu mengubah sistem analog menjadi sistem digital. Salah satu teknologi yang berkembang pesat saat ini adalah teknologi di bidang kerobotan. Robot berguna untuk membantu manusia dalam melakukan pekerjaan tertentu misalnya untuk melakukan pekerjaan yang memerlukan ketelitian tinggi, beresiko tinggi, membosankan atau yang membutuhkan tenaga besar. Robot dapat didefenisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu melakukan pekerjaan manusia atau berprilaku seperti manusia. Dalam tugas akhir ini akan direncanakan dan dibuat sebuah miniature robot pendeteksi cahaya ultraviolet yang dapat berjalan otomatis dan dapat mencari atau mendeteksi sumber cahaya ultraviolet dengan tepat dan mendeteksi sumber cahaya tersebut. Bagian-bagian dari robot itu sendiri merupakan sebuah perangkat elektronika dengan menggunakan mikrokontroler yang sudah diprogram oleh komputer. 1

16 2 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana membuat atau merangkai sebuah robot yang dapat berjalan dan mendeteksi apa bila ada sumber cahaya ultraviolet. 2. Bagaimana menggabungkan progam secara kesuluruhan sehingga robot dapat melakukan tugasnya dengan benar. 3. Bagaimana mengontrol kecepatan putar motor DC. 4. Bagaimana membuat robot mendeteksi adanya halangan saat mencari sumber cahaya ultraviolet. 1.3 Batasan Masalah Batasan - batasan masalah yang diberikan sesuai dengan permasalahan yang telah diterangkan diatas, antara lain: 1. Robot ini menggunakan UVTron Flame Sensor sebagai sensor cahaya dan sensor Ping Parallax sebagai sensor dinding. 2. Robot menyala otomatis dan mendeteksi sumber cahaya ultraviolet yang ada di dalam suatu ruang. 3. Jika robot menabrak rintangan maka sensor akan mendeteksi rintangan sehingga motor pada roda akan berfungsi untuk merubah jalur dan akan berjalan lagi pada jalur yang sudah di tentukan. 4. Robot ini hanya akan mengikuti dinding sebelah kiri dengan menggunakan metode left wall following. 5. Robot akan terus berjalan apabila tombol off tidak tekan.

17 3 1.4 Tujuan Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah : 1. Merancang robot yang mampu berjalan untuk merubah alur jika ada rintangan. 2. Merancang robot yang mampu mendekteksi nyala sumber cahaya di dalam suatu ruang dan memberi peringatan bahwa telah ditemukan sebuah sumber cahaya ultraviolet. 3. Merancang robot yang mampu membedakan ruangan mana yang terdapat sumber cahaya dan tidak. 1.5 Manfaat Adapun manfaat yang dapat diambil dari pembuatan robot pendeteksi cahaya ultraviolet dengan menggunakan sensor ini adalah: 1. Dapat digunakan untuk mendeteksi sumber cahaya ultraviolet. 2. Memahami cara kerja sensor yang digunakan. 1.6 Metodologi Perancangan Dalam penyusunan dan pengerjaan tugas akhir ini diperlukan suatu urutan pekerjaan yang dapat digunakan sebagai acuan untuk melaksanakan pekerjaan tersebut, hal ini dimaksudkan agar dalam penyusunan dan pengerjaan tugas akhir ini dapat tercapai tujuannya secara maksimal dengan waktu yang telah ditentukan. Oleh sebab itu kami merencanakan langkah langkah yang sekiranya dapat memaksimalkan dalam pelaksanaan pengerjaan tugas akhir ini. Dan Metode perancangan yang digunakan sebagai berikut : 1. Studi Literatur

18 4 Studi literatur sebagai dasar perancangan dan pembuatan alat. Dalam studi literatur ini dipelajari teori teori yang kiranya dapat menunjang maupun memberi gambaran tentang apa yang nantinya dikerjakan dalam project work. 2. Perancangan perangkat keras Pada perancangan perangkat keras penulis membuat kerangka robot, driver motor rangkaian minimum system mikrokontroler AVR ATMega16, rangkaian mikrokontroler dengan sensor ultrasonik, rangkaian mikrokontroler dengan sensor Uvtron R Perancangan perangkat lunak Setelah semua perangkat keras telah selesai dikerjakan maka akan dilakukan perancangan perangkat lunak berupa diagram alir dan pembuatan program dari diagram alir tersebut kedalam mikrokontroler. 4. Pengujian robot Setelah perangkat keras dan perangkat lunak selesai dikerjakan maka tahap selanjutnya adalah pengujian robot, jika hasil pengujian tidak sesuai dengan yang diharapkan maka akan dilakukan perbaikan sehingga tujuan tercapai. 1.7 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini disusun berdasarkan kerangka penulisan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN

19 5 Pada bab ini mengurai tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan,manfaat, dan sistematika penulisan. BAB II : TINJUAN PUSTAKA Pada bab ini akan membahas dasar-dasar teori dari mikrokontroler AVR ATMega16 dan komponen-komponen pendukung lainnya. BAB III : PERANCANGAN Pada bab ini membahas tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak protoype robot pendeteksi sumber cahaya ultraviolet. BAB IV : IMPLEMENTASI PERANCANGAN Pada bab ini membahas mengenai implementasi perancangan perangkat keras maupun perancangan perangkat lunak yang telah dirancang BAB V : PENGUJIAN DAN ANALISA ROBOT Bab ini membahas tentang pengujian driver motor, sensor ultrasonik, sensor uvtron secara terpisah dan pengujian robot, dan analisa robot. BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang bermanfaat bagi perbaikan dan perkembangan robot pendeteksi ruang bercahaya ultraviolet.